连铸板坯质量第三讲板坯连铸拉速变化对铸坯质量的影响

·４０·连铸２００１年第４期·技术讲座·

连铸板坯质量

第三讲板坯连铸拉速变化对铸坯质量的影响

卢盛意

（北京科技大学）

摘要拉速变化与辊子弯曲、扇形体张开力、铸坯鼓肚、冶金长度、结晶器热面温度等对板坯质量的不利影响

进行讨论，提出为解决这些问题应采取的措施。

ＴｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆＣ．Ｃ．ｓｌａｂｓ

ＬｅｓｓｏｎＴｈｒｅｅ

ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｐｅｅｄｃｈａｎｇｅｓｏｎｓｌａｂｑｕａｌｉｔｙｉｎＣＣ

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（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｋｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ）

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｌｅｃｔｕｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃａｓｔｉｎｇｓｐｅｅｄｃｈａｎｇｅｓＯｉｌｒｏｌｌｂｅｎｄｉｎｇ，ｂｕｌｇｉｎｇ，Ｓｃ９础ｔ

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ｆｅｃｔｓｏｎｓｌａｂｓ．Ｔｈｅｎｘ！ａｓｕ代墨ａｒｅａｌｓｏｐｕｔｆｏｒ慨ｍｄ幻ｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｄｒｔｓ．

１前言

多炉连续浇钢最好是一个拉速Ｖ不变的浇注过程。但在换钢包、换中间罐或换浸入式水口时，或在水口堵塞、漏钢报警等或炼钢和浇钢在时间上不匹配时，不得不在短时间内降低Ｖ乃至停浇。

Ｖ变化在冶金方面对铸坯内的热流分布、结晶器液面的稳定性有影响，使冶金长度和铸坯鼓肚都发生变化。在铸机方面由于热负荷和机械负荷发生变化，因而使支撑辊、驱动辊和扇形段架的挠曲也随之发生变化。

以下介绍ＢＨＰ板坯连铸机与Ｖ变化有关的试验结果及其他相关资料。

２ＢＨＰ板坯连铸机与Ｖ变化有关的试验结果［１］ＢＩｑＰ的铸机半径为１０．５ｍ，铸机长度为３０ｍ，有１６个扇形段。在扇形段１０和１１之间用激光测距仪来同时测定辊子弯曲和铸坯鼓肚。正常浇注条件下，铸坯应在刚完全凝固之前进入这一区间。在扇形段１０～１４装有张力计，用来测定扇形段的张开力。张开力是扇形段的夹持力与辊子从铸坯内钢水静压力传出的反抗力之差。冶金长度可用扇形段张开力来确定，并用铸坯传热和凝固的数学模型来核对。

１）辊子弯曲

辊子弯曲或铸机未对中将使板坯中心偏析增加。换中间罐时辊子的弯曲情况见图１。

图１停拉时支撑辊的弯曲情况

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技术讲座·４１

从图１可见，换中间罐前ｖｃ＝１．０ｒｏＪｍｉｎ，辊子挠曲为±０．１５ｎｒｎ。在停拉时，由于辊子只与铸坯局部接触，受热不均匀，辊子挠曲增加到１．０ｎｘｎ。辊子挠曲恢复到原来状态的时间比停拉时间长好几倍。在Ｖ恢复期内，由于辊子受热不均匀引起的偏心使得辊子挠曲的振动很大。在停拉前后从板坯取的硫印试样表明在恢复期内铸坯的正负偏析都有增加。这是由于辊子挠曲对液芯的抽吸所致。

２）铸坯鼓肚和扇形段张开力

更换钢包时Ｖ变化对铸坯鼓肚和扇形段张开力的影响见图２。

时间／ｓ

图２ｖｃ变化对铸坯鼓肚和扇形体张开力的影响

从图２可见，扇形段张开力与铸坯鼓肚互相对应。Ｖ从１．６ｒｎ／ｍｉｎ降低到１．０ｒｎ／ｍｉｎ用时２．５ｍｉｎ，Ｖｒ恢复到１，６ｍ／ｍｉｎ用时８ｍｉｎ。然而铸坯鼓肚和扇形段张开力却持续２４ｍｉｎ才恢复到原值。

当Ｖｒ降低时，任一扇形段内的坯壳厚度和铸坯芯部的固相率￡都将增加。扇形段张开力的大小与芯部￡有关。当芯部ｆｓ＞，Ｏ．７时，扇形段张开力却显著减少［２｜。这是因为当芯部ｆｓ＞，０．７时，凝固时形成的树枝状网开始显现强度，剩余的未凝钢水被隔离在树枝状网内，因而阻止了将钢水静压力传递到支撑辊。当Ｖｒ变化时，可用上述扇形段张开力随铸坯芯部￡的变化来跟踪完全凝固前液芯的位置。

３）冶金长度

更换钢包时，由于Ｖ变化，冶金长度也随之变化，如表１所示。

表１ｖｃ与冶金长度关系

更换钢包时，冶金长度的恢复时间长于Ｖｃ的变化时间。ＢＨＰ铸机的轻压缩区位于扇形段１０～１３

之间。压缩区内各对辊子之间的锥度为０．４ｒｒｒｎ／ｒｎ．为了减少中心偏析，在轻压缩区内铸坯液芯ｆｓ的最佳位置应在０．７－－０．３之间。Ｖ变化时，如果液相穴端部位于轻压缩区之前或轻压缩区之内，即不在最佳位置，将恶化中心偏析。

综上所述，在Ｖｃ变化时，辊子弯曲、扇形段张开力、铸坯鼓肚和冶金长度的恢复时间均长于Ｖｃ的变化时间。停拉时间越长，恢复时间也越长。辊子弯曲的恢复时间平均比停拉时间长１倍。

４）Ｖ变化时为了缩短恢复时间可采取的措施

在更换钢包、中间罐时，宁可保持很低的Ｖｃ，例如保持ｖｃ＝０．１ｍ／ｍｉｎ而不停拉。低Ｖ可以使辊子温度均匀一些，因此可以减少辊子弯曲。停拉时，驱动辊峰值电流高。停拉时间越长，驱动辊峰值电流也越高。驱动辊峰值电流与拉坯力成正比。长时间停拉可能导致驱动电机跳闸和铸机停车。铸机停车往往与辊子弯曲过度有关。

拉坯电流除与停拉有关外，还可用于监测板坯或大方坯铸机是否处于正常状态，以及拉速和二冷比水量是否偏离最佳值。如果拉坯电流高于正常值，表明Ｖ和二冷水量需要调整【７１；如果降低Ｖｃ和提高二冷水量后，拉坯电流仍高于正常值，则表明铸机需要维修。

如果在停拉过程中或停拉后，辊子外部采用水冷，则可以减少辊子弯曲，也可以缩短恢复时间。

奥钢联林茨炼钢厂的５号单流板坯连铸机在１９９７年２月投产。该铸机装有Ｉ－Ｓｔａｒ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｌｙ

ｓｕｐｌ：ｏｒｔｅｄ－Ｔｒａｎｓ—ＡｘｌｅＲｏｌｌｅｒ），用来减少停拉时的辊子变形，因而可以避免辊子挠曲［３｜。

３Ｖ变化对结晶器热面温度变化滞后的影响ｕ变化时，结晶器热面温度的变化滞后于Ｖｒ的变化，见图３【４｜。

热面温度变化的滞后（即热面温度的恢复期长于Ｖ变化的时间），可能导致板坯宽面纵裂或粘结漏钢。

Ｖ突然增加时（见图３ａ），结晶器与铸坯之间的固态渣膜不能随之立即熔化（即减薄），见图４ａ—ｂ；因而从结晶器导出的热量不能随Ｖ突然增加而随之立即增加，丑口从结晶器导出的热量不足，使坯壳厚

度增加的慢，因而坯壳的强度低。

Ｖ突然降低时，见图４ｐａ［４｜，固态渣膜不能随之立即增厚，因而从结晶器导出的热量不能随Ｖｃ的突然降低而随之立即减少，即从结晶器导出的热量

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